JP4148908B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用灯具に関する。
従来、発光ダイオード素子を利用した車両用灯具が知られている(例えば、特許文献1参照)。車両用灯具では、例えば配光設計上の必要性から、複数の発光ダイオード素子が用いられる場合がある。
特開2002−231013号公報
複数の発光ダイオード素子を用いた車両用灯具においては、例えばそれぞれの発光ダイオード素子を独立に制御するために、回路規模が増大する場合があった。また、これにより、車両用灯具のコストが増大する場合があった。
そこで本発明は、上記の課題を解決することができる車両用灯具を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態においては、車両に用いられる車両用灯具であって、並列に接続された複数の光源部と、オンとオフとを繰り返すことにより、断続的な電流を流す出力制御スイッチと、出力制御スイッチに流れる電流に応じた電力を、出力スイッチが切り替わるタイミングと同期して出力する出力コイルと、出力制御スイッチが切り替わるタイミングと同期して少なくとも一つの光源部を選択し、出力コイルが出力する電力を、選択した光源部に受け取らせる選択制御部と、複数の光源部のそれぞれの異常を検出する異常検出部とを備え、異常検出部がいずれかの光源部の異常を検出した場合、選択制御部は、異常が検出されていない光源部から、少なくとも一つの光源部を選択する。
また、複数の光源部のそれぞれに対応してそれぞれ設けられた複数の光源側スイッチであって、対応する光源部と直列に接続されており、オンになった場合に、出力コイルが出力する電力を、対応する光源部にそれぞれ供給する複数の光源側スイッチを更に備え、選択制御部は、選択した光源部に対応する光源側スイッチをオンにすることにより、当該光源部に電力を受け取らせてもよい。
また、異常検出部は、複数の光源部のそれぞれに対応してそれぞれ設けられ、対応する光源部の異常をそれぞれ検知する光源異常検知部と、複数の光源部のそれぞれに対応してそれぞれ設けられた複数のラッチ部であって、対応する光源部の異常を光源異常検知部が検知した場合に、予め定められた値をそれぞれ格納する複数のラッチ部とを有し、選択制御部は、予め定められた値を格納していないラッチ部に対応する光源側スイッチをオンにすることにより、異常が検出されていない光源部に、電力を受け取らせてもよい。
また、複数の光源部のそれぞれは、出力コイルから受け取る電力に応じて発光する半導体発光素子をそれぞれ有してもよい。
また、複数の光源部のそれぞれに対応してそれぞれ設けられた複数の光源側スイッチであって、対応する光源部と直列に接続されており、オンになった場合に、出力コイルが出力する電力を、対応する光源部にそれぞれ供給する複数の光源側スイッチを更に備え、選択制御部は、複数の光源部のそれぞれを順番に選択し、選択した光源部に対応する光源側スイッチをオンにすることにより、当該光源部に電力を受け取らせてもよい。
また、複数の光源部のそれぞれに流れる電流を検知する電流検知部と、出力制御スイッチを制御する出力制御部とを更に備え、選択制御部は、複数の光源部のそれぞれを、繰り返し選択し、出力制御部は、それぞれの光源部に対応する光源側スイッチがオンになる直前における、出力制御スイッチをオフに保つ時間を、当該光源部が前回選択されている間に電流検知部により検知された電流に基づいて変更してもよい。
また、いずれかの光源部に異常が発生した場合に、出力制御スイッチをオフに保つことにより、出力コイルからの電力出力を停止させる出力制御部であって、いずれの光源側スイッチもオフである場合、少なくとも一つの光源側スイッチがオンになるのを待って、出力制御スイッチをオフにする出力制御部とを更に備えてもよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本発明の一実施形態に係る車両用灯具10の構成の一例を、基準電圧電源50とともに示す。基準電圧電源50は、例えば車載のバッテリであり、車両用灯具10に所定の直流電圧を供給する。本例の車両用灯具10は、複数の光源部104a〜cを適切に点灯させることを目的とする。本例において、車両用灯具10は、複数の光源部104a〜c、コイル308、コンデンサ310、出力制御スイッチ312、トランス306、複数のダイオード210a〜c、複数の光源側スイッチ212a〜c、複数のコンデンサ318a〜c、複数の直列抵抗320a〜c、異常検出部206、選択制御部204、電流検知部208、及び出力制御部202を備える。
複数の光源部104a〜cは、トランス306に対して並列に接続されており、それぞれ1以上の発光ダイオード素子12を有する。本例において、光源部104は、ダイオード210、光源側スイッチ212、及び直列抵抗320を介して、トランス306の2次コイル404と接続されている。また、発光ダイオード素子12は、半導体発光素子の一例であり、トランス306の2次コイル404から受け取る電力に応じて発光する。
尚、光源部104a〜cは、それぞれ異なる数の発光ダイオード素子12を有してよい。また、光源部104a〜cは、並列に接続された複数の光源列を有してもよい。光源列とは、例えば、直列に接続された1以上の発光ダイオード素子12の列である。
コイル308は、トランス306の1次コイル402と直列に接続されており、基準電圧電源50の出力電圧を、トランス306に供給する。コンデンサ310は、トランス306が受け取る電圧を平滑化する。出力制御スイッチ312は、トランス306とともにスイッチングレギュレータを構成しており、トランス306の1次コイル402と直列に接続される。また、出力制御スイッチ312は、出力制御部202の制御に応じてオンとオフとを繰り返すことにより、断続的な電流を流す。これにより、出力制御スイッチ312は、1次コイル402に流れる電流を、断続的に変化させる。
トランス306は、1次コイル402、及び複数の2次コイル404a〜cを有する。1次コイル402は、出力制御スイッチ312がオンになった場合に、コンデンサ310から受け取る電流を流す。複数の2次コイル404a〜cは、複数の光源部104a〜cに対応して設けられており、1次コイル402に流れる電流に応じた電圧を、対応する光源部104に、ダイオード210、光源側スイッチ212、及び直列抵抗320を介して印加する。これにより、2次コイル404は、出力制御スイッチ312に流れる電流に応じた電力を、出力制御スイッチ312が切り替わるタイミングと同期して出力する。
尚、2次コイル404は、出力コイルの一例である。複数の2次コイル404a〜cは、それぞれ異なる巻数を有してよい。この場合、それぞれの2次コイル404a〜cは、巻数に応じた異なる電圧を、それぞれ出力する。また、本例において、2次コイル404は、出力制御スイッチ312がオンの期間にエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーを、出力制御スイッチ312がオフの期間に放出する。
複数のダイオード210a〜cのそれぞれは、整流用のダイオードであり、複数の光源部104a〜cのそれぞれに対応して設けられ、対応する2次コイル404と光源部104との間に、順方向接続されている。本例において、ダイオード210は、対応する2次コイル404と光源側スイッチ212との間に設けられる。これにより、ダイオード210は、対応する光源側スイッチ212がオンになった場合に、対応する2次コイル404が出力する電力を、光源側スイッチ212及び直列抵抗320を介して、対応する光源部104に供給する。
尚、ダイオード210は、半導体素子の一例である。他の例において、車両用灯具10は、他の半導体素子を更に備えてもよい。この半導体素子は、例えばダイオード210と並列に接続されたMOSトランジスタであってよい。この場合、このMOSトランジスタは、ダイオード210が電流を流すタイミングと同期してオンになる。
複数の光源側スイッチ212a〜cは、トランス306から複数の光源部104a〜cへのエネルギー伝搬用のスイッチング素子である。複数の光源側スイッチ212a〜cのそれぞれは、複数の光源部104a〜cのそれぞれに対応して設けられ、対応する光源部104と直列に接続される。本例において、光源側スイッチ212は、対応するダイオード210と直列抵抗320との間に設けられ、選択制御部204の制御に応じてオン及びオフになる。これにより、光源側スイッチ212は、オンになった場合に、2次コイル404が出力する電力を、対応する光源部104にそれぞれ供給する。
複数のコンデンサ318a〜c、及び複数の直列抵抗320a〜cは、複数の光源部104a〜cに対応して設けられる。そして、コンデンサ318は、対応する光源部104に流れる電流を平滑化する。また、直列抵抗320は、対応する光源部104と直列に接続されており、対応する光源部104に流れる電流に応じた電圧を、両端に生じる。
本例において、直列抵抗320は光源部104の上流端502側に接続されており、直列抵抗320における、光源部104から遠い端部は接地されている、この場合、2次コイル404は、負電圧を出力する。他の例において、直列抵抗320は、光源部104の下流端504側に接続されてもよい。この場合、2次コイル404は、正電圧を出力する。
異常検出部206は、それぞれの光源部104における上流端502及び下流端504と接続されており、それぞれの上流端502及び下流端504の電位に基づき、それぞれの光源部104の両端の電圧を検知する。そして、異常検出部206は、検知した電圧に基づき、複数の光源部104のそれぞれの異常を検出する。例えば、光源部104の両端の電圧が所定の上限値より大きくなった場合や、所定の下限値よりも小さくなった場合に、異常検出部206は、その光源部104が異常であると判断する。
選択制御部204は、出力制御部202から受け取る駆動信号に応じて、点灯させるべき光源部104を選択する。そして、選択制御部204は、選択する光源部104に対応する光源側スイッチ212をオンにする。これにより、選択制御部204は、選択する光源部104に対応する2次コイル404が出力する電力を、選択した光源部104に受け取らせる。
ここで、異常検出部206がいずれかの光源部104の異常を検出した場合、選択制御部204は、異常が検出されていない光源部104から、少なくとも一つの光源部104を選択する。これにより、いずれかの光源部104に異常が発生した場合に、いずれの光源部104が異常なのかを適切に判断して、その光源部104へのエネルギー伝搬を停止させることができる。
また、本例において、選択制御部204は、異常検出部206により異常が検出されていない全ての光源部104を、同時に選択する。この場合、複数の2次コイル404のそれぞれは、対応する光源部104のそれぞれに、同時に電力を供給する。他の例において、選択制御部204は、異常が検出されていない光源部104のそれぞれを、駆動信号に応じて、順次一つずつ選択してもよい。この場合、複数の2次コイル404のそれぞれは、対応する光源部104のそれぞれに、順番に電力を供給する。尚、この場合、トランス306は、複数の光源部104に対して共通に設けられた1個の2次コイル404を有してもよい。
また、本例において、出力制御部202は、出力制御スイッチ312を切り替えるタイミングと同期して、駆動信号を出力する。これにより、選択制御部204は、出力制御スイッチ312が切り替わるタイミングと同期して光源部104を選択する。
電流検知部208は、複数の光源部104a〜cの上流端502a〜cを介して、複数の直列抵抗320a〜cのそれぞれの両端に生じる電圧を受け取る。そして、電流検知部208は、それぞれの直列抵抗320の両端の電圧に基づき、その直列抵抗320に対応する光源部104に流れる電流を検知する。本例において、電流検知部208は、出力制御部202から受け取る駆動信号に応じて、選択制御部204により選択されている光源部104に流れる電流を検知する。
尚、本例において、電流検知部208は、エラーアンプであり、光源部104に流れる電流と所定の値とを比較した結果(EA出力)を、出力制御部202に通知する。また、それぞれの直列抵抗320は、対応する光源部104に流れる電流比と逆比となる抵抗値をそれぞれ有する。そのため、本例において、それぞれの直列抵抗320は、対応する光源部104に流れる電流に応じて、両端に、ほぼ等しい電圧を生じる。この場合、それぞれの直列抵抗320の両端に生じる電圧の平均値を一定に制御することにより、それぞれの光源部104に流れる電流を制御できる。電流検知部208は、直列抵抗320の両端に生じる電圧の平均値を所定の値と比較した結果を、出力制御部202に通知してよい。
出力制御部202は、境界モード検出部322、及びPFM制御部324を有する。境界モード検出部322は、駆動信号の反転信号をPFM制御部324から受け取り、この反転信号に応じて、2次コイル404の電流境界を検出する。2次コイル404の電流境界とは、例えば、2次コイル404に流れる電流が所定の閾電流をより小さくなるタイミングを言い、トランス306が蓄積したエネルギーを放出しきったタイミングを意味する。そのタイミング、あるいはそれ以降で、出力制御スイッチ312をオフさせる作用をする。
PFM制御部324は、電流検知部208の出力に応じて、公知のPFM制御により、出力制御スイッチ312を制御する。また、PFM制御部324は、出力制御スイッチ312を切り替えるタイミングと同期した駆動信号を、選択制御部204及び電流検知部208に供給する。本例によれば、複数の光源部104に流れる電流を、適切に制御できる。尚、他の例において、出力制御部202は、例えば公知のPWM制御等により、出力制御スイッチ312を制御してもよい。
本例によれば、異常が検出された光源部104へのエネルギー伝搬を停止させることにより、車両用灯具10の安全性を高めることができる。また、異常が検出されていない光源部104の点灯を維持することにより、故障に対する冗長性が高めることができる。
ここで、他の例においては、複数の光源部104に対し、例えば個別のトランス306を設けて制御することにより、安全性と冗長性を高めることも考えられる。しかし、この場合、集積化できない部品が増えることにより、車両用灯具10のコストが上昇することとなる。しかし、本例によれば、1個のトランス306と、複数の光源部104とを用いた構成においても、安全性と冗長性を高めることができる。また、これにより、車両用灯具10を低いコストで提供できる。
尚、トランス等のパワー系回路と異なり、例えば異常検出部206や選択制御部204等の制御回路は集積可能である。そのため、例えば選択制御部204や選択制御部204を新たに設けたとしても、車両用灯具10のコストは、上昇しない。また、異常検出部206、選択制御部204、電流検知部208、及び出力制御部202等の制御回路の全部又は一部は、例えばマイコン(マイクロコンピュータ)により構成されてもよい。
図2は、異常検出部206の構成の一例を示す。本例において、異常検出部206は、複数の光源部104a〜cのそれぞれにそれぞれ対応して設けられた複数の光源状態出力部602a〜cを有する。光源状態出力部602は、光源異常検知部604、ラッチ部606、及びOR回路608を含む。
光源異常検知部604は、複数のコンパレータ702、704、706、NOR回路708、及び複数の抵抗を有する。本例において、コンパレータ702、704、706の出力は、抵抗を介してプルアップされている。
コンパレータ702は、対応する光源部104の下流端504a〜cの電圧を正入力に受け取り、所定の基準電圧を負入力に受け取る。この基準電圧は、光源部104の両端の電圧に対する所定の上限値に対応する電圧である。また、下流端504の電圧とは、例えば、下流端504の電位の絶対値と等しい電圧である。これにより、コンパレータ702は、光源部104の両端の電圧が所定の上限値を超えた場合に、出力をHに反転する。そのため、例えば車両用灯具10が受け取る電圧にO.C.V(Over Circuit Voltage)異常が生じた場合、コンパレータ702は、出力を反転する。
コンパレータ704は、所定の基準電圧を正入力に受け取り、対応する光源部104の下流端504a〜cの電圧を負入力に受け取る。この基準電圧は、光源部104の両端の電圧に対する所定の下限値に対応する電圧である。これにより、コンパレータ704は、光源部104の両端の電圧が所定の下限値を下回った場合に、出力をHに反転する。そのため、光源部104において、負電圧を受け取る高電圧側端子である下流端504が地絡(LG)した場合や、ショートが生じた場合、コンパレータ704は、出力を反転する。
コンパレータ706は、所定の基準電圧を正入力に受け取り、対応する光源部104の上流端502a〜cの電圧を負入力に受け取る。この基準電圧は、正常時における上流端502の電圧よりも小さな電圧である。また、上流端502の電圧とは、例えば、上流端502の電位の絶対値と等しい電圧である。これにより、コンパレータ706は、上流端502の電位が接地電位に近づいた場合に、出力をHに反転する。そのため、光源部104において、上流端502が地絡(HG)した場合や、断線(OPEN)が生じた場合、コンパレータ706は、出力を反転する。
NOR回路708は、コンパレータ704及びコンパレータ706の出力に対してNOR演算を行った結果を出力する。これにより、光源部104において、例えば下流端504が地絡(LG)した場合、ショートが生じた場合、上流端502が地絡(HG)した場合、又は断線(OPEN)が生じた場合、NOR回路708は、出力をLに反転する。これにより、光源異常検知部604は、対応する光源部104の異常をそれぞれ検知する。
ラッチ部606は、カウンタ710、フリップフロップ712、及びシュミットトリガインバータを含む。カウンタ710は、NOR回路708の出力を所定の時間遅延させて出力する。この場合、カウンタ710は、光源部104の異常が所定の時間以上継続した場合に、出力を反転する。これにより、短時間のノイズ等を光源部104の異常と誤判定するのを防ぐことができる。
フリップフロップ712は、カウンタ710の出力をシュミットトリガインバータを介して受け取り、格納する。これにより、ラッチ部606は、対応する光源部104の異常を光源異常検知部604が検知した場合に、予め定められた値をそれぞれ格納する。フリップフロップ712は、一旦格納したこの値を、車両用灯具10の電源が入れなおされない限り保持するのが好ましい。また、フリップフロップ712は、格納している値を、OR回路608を介して選択制御部204に与える。尚、本例において、対応する光源部104の異常が検出された場合、フリップフロップ712は、Hを出力する。
この場合、選択制御部204は、予め定められた値を格納していないラッチ部606に対応する光源側スイッチ212(図1参照)をオンにすることにより、異常が検出されていない光源部104に、電力を受け取らせる。これにより、例えば、光源部104aに対応する光源状態出力部602aが異常を検出した場合、選択制御部204は、光源部104b、cに対応する光源側スイッチ212b、cをオンにする。また、例えば複数の光源部104a、cに対応する光源状態出力部602a、cが異常を検出した場合、選択制御部204は、光源部104bに対応する光源側スイッチ212bをオンにする。本例によれば、異常が発生していない光源部104を適切に選択して、点灯させることができる。
尚、本例において、OR回路608は、コンパレータ702、及びフリップフロップ712の出力に対してOR演算を行った結果を選択制御部204に与える。そのため、本例によれば、入力電圧の異常であるO.C.V異常に対するフェールセーフ制御を更に行うことができる。また、この場合、O.C.V異常が解消した場合、異常検出部206は、光源部104の異常を検出しなくなる。他の例においては、O.C.V異常の検出結果を、例えばフリップフロップに保持させてもよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
本発明の一実施形態に係る車両用灯具10の構成の一例を示す図である。 異常検出部206の構成の一例を示す図である。
符号の説明
10・・・車両用灯具、12・・・発光ダイオード素子(半導体発光素子)、50・・・基準電圧電源、104・・・光源部、202・・・出力制御部、204・・・選択制御部、206・・・異常検出部、208・・・電流検知部、210・・・ダイオード、212・・・光源側スイッチ、306・・・トランス、308・・・コイル、310・・・コンデンサ、312・・・出力制御スイッチ、318・・・コンデンサ、320・・・直列抵抗、322・・・境界モード検出部、324・・・PFM制御部、402・・・1次コイル、404・・・2次コイル(出力コイル)、502・・・上流端、504・・・下流端、602・・・光源状態出力部、604・・・光源異常検知部、606・・・ラッチ部、608・・・OR回路、702・・・コンパレータ、704・・・コンパレータ、706・・・コンパレータ、708・・・NOR回路、710・・・カウンタ、712・・・フリップフロップ

Claims (7)

  1. 車両に用いられる車両用灯具であって、
    並列に接続された複数の光源部と、
    オンとオフとを繰り返すことにより、断続的な電流を流す出力制御スイッチと、
    前記出力制御スイッチに流れる電流に応じた電力を、前記出力スイッチが切り替わるタイミングと同期して出力する出力コイルと、
    前記出力制御スイッチが切り替わるタイミングと同期して少なくとも一つの前記光源部を選択し、前記出力コイルが出力する電力を、選択した前記光源部に受け取らせる選択制御部と、
    前記複数の光源部のそれぞれの異常を検出する異常検出部と
    を備え、
    前記異常検出部がいずれかの前記光源部の異常を検出した場合、前記選択制御部は、異常が検出されていない前記光源部から、前記少なくとも一つの光源部を選択する車両用灯具。
  2. 前記複数の光源部のそれぞれに対応してそれぞれ設けられた複数の光源側スイッチであって、対応する前記光源部と直列に接続されており、オンになった場合に、前記出力コイルが出力する電力を、対応する前記光源部にそれぞれ供給する複数の光源側スイッチを更に備え、
    前記選択制御部は、選択した前記光源部に対応する前記光源側スイッチをオンにすることにより、当該光源部に電力を受け取らせる請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記異常検出部は、
    前記複数の光源部のそれぞれに対応してそれぞれ設けられ、対応する前記光源部の異常をそれぞれ検知する光源異常検知部と、
    前記複数の光源部のそれぞれに対応してそれぞれ設けられた複数のラッチ部であって、対応する前記光源部の異常を前記光源異常検知部が検知した場合に、予め定められた値をそれぞれ格納する複数のラッチ部と
    を有し、
    前記選択制御部は、前記予め定められた値を格納していない前記ラッチ部に対応する前記光源側スイッチをオンにすることにより、異常が検出されていない前記光源部に、電力を受け取らせる請求項2に記載の車両用灯具。
  4. 前記複数の光源部のそれぞれは、前記出力コイルから受け取る電力に応じて発光する半導体発光素子をそれぞれ有する請求項1に記載の車両用灯具。
  5. 前記複数の光源部のそれぞれに対応してそれぞれ設けられた複数の光源側スイッチであって、対応する前記光源部と直列に接続されており、オンになった場合に、前記出力コイルが出力する電力を、対応する前記光源部にそれぞれ供給する複数の光源側スイッチを更に備え、
    前記選択制御部は、前記複数の光源部のそれぞれを順番に選択し、選択した前記光源部に対応する前記光源側スイッチをオンにすることにより、当該光源部に電力を受け取らせる請求項1に記載の車両用灯具。
  6. 前記複数の光源部のそれぞれに流れる電流を検知する電流検知部と、
    前記出力制御スイッチを制御する出力制御部と
    を更に備え、
    前記選択制御部は、前記複数の光源部のそれぞれを、繰り返し選択し、
    前記出力制御部は、それぞれの前記光源部に対応する前記光源側スイッチがオンになる直前における、前記出力制御スイッチをオフに保つ時間を、当該光源部が前回選択されている間に前記電流検知部により検知された電流に基づいて変更する請求項1に記載の車両用灯具。
  7. いずれかの前記光源部に異常が発生した場合に、前記出力制御スイッチをオフに保つことにより、前記出力コイルからの電力出力を停止させる出力制御部であって、いずれの前記光源側スイッチもオフである場合、少なくとも一つの前記光源側スイッチがオンになるのを待って、前記出力制御スイッチをオフにする出力制御部と
    を更に備える請求項1に記載の車両用灯具。
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